超线程是什么意思?怎么应用它呢?应用它时软硬件配置应注意些什么?

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/18 06:20:09

谈到超线程技术,我们先得了解什么是线程,什么是多线程。对于计算机微处理器而言,程序只是一组编译过的机器代码,可以执行相关的数据计算与操作,这些代码由一条条的指令组成,每一个代码组就是一条线程。
现有主流CPU为x86架构,每次只能执行一条线程,即单线程。单CPU系统中,在执行指令的时候,CPU先找出相应指令所在的内存位置,执行下一条指令,再转换到另一个位置,在同一时间内CPU只能对应一个指令。线程可以中断,并把中间结果暂存在另一个特殊位置(堆栈),不同的线程可以交叉运行,实现多任务,但每次运行的线程仍然仅有一条,千万不要把多任务和多线程混淆了。
既然一个CPU是单线程,那么两个CPU自然就可以双线程啦,如此类推,就会出现四路、八路系统。但双处理器系统的性能并不能达到单处理器的两倍,通常只有33%的性能增益。
为了提高CPU的性能,厂商通常采用增加工作频率和缓存容量的方法来提升速度,但这是治标不治本的方法,CPU只提高了速度,其内在潜力依然未能完全发挥,CPU的执行单元没有被充分利用,于是设计者就在CPU中加入两个逻辑处理单元,同时管理CPU的全部资源,直接提高CPU内核的工作效率。
超线程技术就是利用特殊的硬件指令,把两个逻辑内核模拟成两个物理芯片,让单个处理器都能使用线程级并行计算,从而兼容多线程操作系统和软件,提高处理器的性能。操作系统或者应用软件的多线程可以同时运行于一个HTT处理器上,两个逻辑处理器共享一组处理器执行单元,并行完成加、乘、负载等操作。
如何提升工作效率
那么,超线程技术是如何提高CPU性能的呢?
我们知道,CPU由很多执行单元组成(如整数运算单元、浮点运算单元和存储单元),这些执行单元无法同时工作,大多数时间有一半执行单元是处于空闲状态。例如,MS Office等商业软件主要使用整数运算单元和读写/存储单元,几乎不涉及浮点运算单元,3D渲染软件主要使用浮点运算单元,很少涉及整数运算单元,很明显,这种设计造成了很大的浪费。如P4处理器内部有7个执行单元,每个时钟周期内,约有2个执行单元工作,它们共执行两次操作,那么,其他5个单元完全没有用到。
为了解决这个问题,高端电脑采用了ILP(Instruction Level Parallelism,指令级平行运算)技